模拟酸雨对桂林石灰岩石刻的溶蚀规律及机理

随着工业化和城市化的发展,酸雨的产生比以前更加频繁,桂林很多石刻都遭受不同程度的侵蚀残损.为做好保护桂林石灰岩石刻的准备和提供数据,研究石灰岩被酸雨溶蚀的规律,选取灰岩质纯的样品经加工处理,在不同pH值酸性溶液中浸泡,记录pH值、Ca2+浓度、质量损失变化分析规律,并通过化学热力学计算分析溶蚀机理.结果表明,刻痕对酸雨...     

贵州地区碳酸盐岩差异性溶蚀微观机理研究

贵州地区特殊的地层岩性、水文地质和气候条件,使该地区崩塌灾害多与溶蚀作用有着密切的关系。以贵州省惠水新寨崩塌为实例,对崩塌体厚层和薄层碳酸盐岩进行研究,分析岩石的化学成分、微观结构以及酸性溶液不同pH值对溶蚀作用的影响,并利用颗粒(孔隙)及裂隙图像识别分析软件(PCAS)对溶蚀后岩样表面的空隙进行统计分析。研究结果表明：岩石的化学成分和微观结构均对岩石的差异性溶蚀起到了控制作用,薄层纯灰岩的溶蚀作用要明显强于厚层白云岩质灰岩,溶蚀作用起始于岩石的晶间孔隙、构造与解理处,逐渐扩展使得孔隙、裂隙相互连通;岩石的溶蚀作用随着溶液pH值的降低而逐渐剧烈;厚层灰岩在溶蚀后岩体表面的孔隙面积和孔隙数量与酸性溶液pH值成反比,而薄层灰岩在溶蚀后岩体表面的孔隙面积和孔隙数量与酸性溶液pH值成正比。     

外墙表面涂抹剂抗酸雨机理探讨

根据涂刷涂抹剂的建筑外墙砂浆的结构和砂浆表面粉末的x－射线衍射测试结果，从理论上分析了涂抹剂抗酸雨侵蚀的机理。     

基于PHREEQC数值模拟软件的方解石热力学溶蚀机理及控制因素

方解石溶蚀机理及其控制因素讨论是岩溶"碳汇"作用的基础,也是重要的理论依据,对其研究必不可少。通过理论分析和数值模拟结果得出如下结论:影响方解石热力学溶蚀速率的主要因素是温度、离子浓度和二氧化碳分压。温度升高,离子浓度增大,二氧化碳分压增大,方解石的溶解量和溶蚀速率随之增大。     

酸雨对混凝土的类碳化作用

鉴于我国大气污染造成的酸雨日益严重的客观现实,从研究混凝土碳化的机理出发,提出混凝土类碳化的概念,探讨酸雨对混凝土类碳化的基本机理,并与CO2驱动的传统碳化作用进行比较.酸雨对混凝土老化的影响,需要引起混凝土耐久性设计的关注.     

酸雨入渗膨胀土的水土化学试验与作用机理分析

弄清酸雨入渗膨胀土所产生的水土化学作用,对获取酸雨区浅表层膨胀土基本性能劣化机理及分析边坡的稳定性非常重要。为此,取广西酸雨重灾区的百色原状膨胀土,研制循环饱水试验装置并模拟不同pH值的雨水入渗环境,开展酸雨入渗膨胀土水土化学试验;运用多种微观测试技术,探究膨胀土的矿物与化学成分演变规律;采用地球化学模拟软件(PHREEQC)及水土化学理论,分析膨胀土与酸雨间水土化学作用机理。结果表明：相比静态水饱和状态,降雨入渗动态水饱和环境能促进膨胀土中矿物质的溶蚀与淋滤,加速土体结构的破坏;酸雨入渗后膨胀土中CaO、Fe₂O₃、K₂O明显大于Si O₂、Al₂O₃等氧化物的溶蚀与淋滤量;雨水的pH值越小,膨胀土片状微结构间溶蚀的方解石及游离氧化物等胶结物越多,离子交换作用增强;酸雨与土中矿物的相互作用加剧,部分伊利石脱钾转变为蒙脱石黏土矿物,导致伊利石含量减小,蒙脱石含量增加,土的亲水性增强而结构不稳定性变大,不利于膨胀土边坡的稳定。     

溶蚀作用下岩盐塑性力学模型研究

基于溶蚀作用下岩盐力学性质发生改变机制分析,建立溶蚀作用下岩盐塑性力学模型。研究结果表明,溶蚀作用下岩盐力学性质发生改变机制在于溶蚀作用使得岩盐宏观力学参数发生了变化,但岩盐力学破坏机制并没有本质上的改变;采用应变硬化–软化模型来描述无溶蚀作用下岩盐塑性力学行为,并结合常规三轴压缩试验结果,得出无溶蚀作用下黏聚力和内摩擦角与等效塑性应变之间的关系式;基于溶蚀作用下岩盐力学性质发生改变机制以及无溶蚀作用下岩盐塑性力学模型,在考虑黏聚力随溶蚀作用发生变化的前提下,建立岩盐塑性力学模型;结合单轴压缩条件下岩盐应力–溶解耦合效应的细观力学试验结果,采用FLAC–遗传算法联合求解方法对溶解阶段黏聚力随溶解时间的变化规律进行计算,确定溶解后再加载阶段黏聚力计算公式,并归纳出溶蚀作用下岩盐塑性力学模型中黏聚力的变化规律。     

酸雨条件下低钙粉煤灰对水泥砂浆强度的影响

按长沙市的酸雨特征,配制了pH值为1．1并含有SO4^2-,Mg^2＋,Ca^2＋,H^＋的模拟酸液;通过干湿交替循环（即在模拟酸液中浸泡1d,再在室内自然干燥1d）加速水泥砂浆试件的腐蚀;研究了低钙粉煤灰对经干湿交替循环加速腐蚀的水泥砂浆试件抗折、抗压强度的影响;对经腐蚀的水泥砂浆试件进行了X射线衍射分析,以探讨其破坏机理．试验研究表明：粉煤灰等量取代水泥质量25％～35％时,经14次干湿交替循环加速腐蚀的水泥砂浆试件的抗折强度低于同等条件下纯水泥砂浆试件的抗折强度,即粉煤灰对水泥砂浆试件在模拟酸液条件下保持其抗折强度不变的能力没有改善作用;经模拟酸液腐蚀后水泥砂浆试件表面粗糙,并伴有剥落现象产生;在pH值较低的模拟酸液作用下,粉煤灰水泥砂浆试件发生破坏主要是因其表面溶蚀及胶凝物质分解所造成的;在模拟酸液作用下,SO4^2-与水泥水化产物作用生成石膏而不是钙矾石．     

应力作用下受酸雨腐蚀混凝土的力学性能研究

通过配制pH=2.0的模拟酸雨溶液,采用浸泡加速腐蚀的方法,研究了不同压应力水平（28 d抗压强度的15%、20%、25%、30%）作用下混凝土不同腐蚀龄期内的力学性能变化规律。结果表明：在腐蚀初期,试件的质量与抗压强度呈现增加的趋势,而到腐蚀中后期,其质量和抗压强度均逐渐减小;随着应力水平的增加,试件的强度损失和峰值应变增大,而质量损失、峰值应力和吸能能力均减小;应力作用会加速酸雨对混凝土的腐蚀,且应力水平越高,加速腐蚀作用越显著。     

酸雨侵蚀下水泥基材料的腐蚀损伤与评价——酸雨介质成分的影响

通过测试长期浸泡在不同酸雨中的混凝土试件相对弹性模量随侵蚀时间的变化,着重研究了酸雨酸度(pH值)及其SO24-浓度等酸雨侵蚀介质参数对水泥混凝土抗酸雨侵蚀能力的影响。研究结果表明:在酸雨静态长期浸泡环境下,水泥基材料表面和内部腐蚀损伤程度及速率与酸雨侵蚀介质H+和SO24-浓度以及产生的腐蚀产物有关;在酸雨介质其它离子成分保持不变的情况下,酸雨pH值和SO24-对受酸雨腐蚀后的水泥混凝土表面性能及其内部微观结构有着十分明显的影响,并且从酸雨侵蚀破坏过程来看,各水泥混凝土随着酸雨中的H+和SO24-浓度的增加而腐蚀越来越严重。     

模拟酸雨大气环境下Q420B高强钢角钢的腐蚀疲劳性能试验研究

目前,高强钢在建筑结构中逐渐得到广泛应用,而其耐候性和疲劳性能对结构安全影响较大。对于长期暴露在野外大气环境中的结构,如输电铁塔,因长期受风致振动和大气环境中酸雨腐蚀的耦合作用,易发生腐蚀疲劳破坏甚至倒塌,所以研究酸雨大气环境下高强钢(如输电塔常用钢Q420B)的腐蚀疲劳性能具有重要意义。为此,对43根Q420B等边角钢在模拟酸雨大气作用下的腐蚀疲劳性能进行了研究,并基于简化的单点-似然法及单点-成组法拟合了其应力-疲劳寿命(Δσ-N)曲线和不同保证率p下的p-Δσ-N曲面。研究结果表明:酸雨大气环境缩短了Q420B角钢在中低荷载水平下对应的中长期疲劳寿命,而对高荷载水平下对应的短期疲劳寿命影响不大;环境因素对角钢的腐蚀疲劳性能有显著的影响,在模拟试验中,腐蚀液的pH值越低,间隔喷雾时间越长,相同荷载下角钢的腐蚀疲劳寿命越短。     

模拟酸雨侵蚀下透水混凝土的性能变化分析

基于材料的化学反应机理和孔隙结构特点探讨模拟酸雨侵蚀下透水混凝土质量、透水性能和抗压强度的变化情况.研究结果表明:在模拟酸雨侵蚀样品14个周期的过程巾,质昔前期和未期损失较缓,中期损失最快;透水性能在前4个周期略有所下降,随后一直增大;抗压强度前期变化缓慢,后期损失较大.配合比对其性能的变化有一定影响,骨料粒径越大,水泥石包裹骨料越薄,质量和抗压强度总损失率越大,但在包裹厚度为0.6 mm时质量总损失率有所下降;骨料粒径越小,水泥石包裹越厚,透水系数的最终增加率越大.     

花岗岩在化学溶蚀和冻融循环后的力学性能试验研究

通过研究花岗岩在不同化学溶液（水、NaOH溶液和HNO₃溶液）中浸泡并冻融循环后的力学性能,分析了花岗岩在不同化学溶液中溶蚀及经历不同冻融循环次数后,在单轴压缩作用下基本力学性能的变化规律;从微观力学和化学机理出发,探讨了化学溶蚀和冻融循环对花岗岩的损伤机理;通过定义损伤变量,定量分析了花岗岩的损伤程度。试验结果表明,在水、NaOH和HNO₃溶液中,随着冻融循环次数的增加,花岗岩的相对杨氏模量呈指数函数减小,峰值应力损失率呈幂函数增加;轴向峰值应变按Guass函数变化。随着冻融循环次数的增加,HNO₃溶液中的花岗岩初期损伤劣化较大,后期损伤劣化较小,而NaOH溶液中的花岗岩初期损伤劣化较小,后期损伤劣化较大。岩石冻融损伤的过程本质上是温度产生的应力,使岩石损伤劣化的过程;同时化学溶蚀对岩石产生化学损伤作用,与冻融损伤相互促进,共同影响岩石的损伤劣化。     

酸雨环境下混凝土中性化及抗压强度研究

依据江西酸雨的实际情况,采用p H=3.5,SO2-4离子浓度分别为0、0.06、0.1、0.15 molL的四种酸雨溶液进行模拟不同的酸雨环境。为了得到酸雨对混凝土耐久性的影响,采用干湿交替的试验方法分析研究了受侵蚀混凝土外观、中性化和立方体抗压强度的变化规律。试验结果表明:随着侵蚀时间的延长,试件外观逐渐劣化;中性化深度随着SO2-4离子浓度的增大而增大;立方体抗压强度随侵蚀时间先缓慢增大后快速减小,并且,随着SO2-4离子浓度的增大,劣化现象更加明显。     

酸雨环境下钢筋混凝土框架梁抗震性能试验研究

为研究酸雨侵蚀环境中RC框架梁的抗震性能,设计了3组不同剪跨比（剪跨比分别为5.0、4.2、3.4）的RC框架梁,采用人工气候盐雾箱对其进行酸雨环境（pH值为3.0）加速侵蚀试验,随后对其进行拟静力试验,分析了不同酸雨酸化深度下的钢筋锈蚀程度和剪跨比对RC框架梁抗震性能的影响。结果表明：在酸雨溶液中的H⁺和SO₄^2-的共同侵蚀作用下,RC框架梁混凝土表面出现坑蚀小洞,且蚀洞随着侵蚀程度的增加而逐渐加重;当酸化深度小于混凝土保护层厚度时,RC框架梁的承载力和延性略有增加;随着酸雨侵蚀程度的加深,相同剪跨比的试件,其破坏状态由弯曲破坏转变为以弯曲变形为主的弯剪破坏,当纵筋锈蚀率为6.5%时,承载力下降了17.6%,延性降低了5.24%,累积耗能减少30.87%;当钢筋锈蚀程度相近时,试件的弯剪破坏形态随着剪跨比的减小逐渐明显,承载力增大,延性和耗能能力随之减小。     

酸雨对桥梁混凝土侵蚀性影响分析及改善措施

对桥梁混凝土遭受酸雨侵蚀性影响问题展开研究，通过研究，提出了提高混凝土耐久性能以及明显改善混凝土耐酸雨侵蚀的一些措施，以保证混凝土材料满足工程设计寿命的要求。     

沥青路面酸雨损害原因分析及防治对策

针对如何防治沥青混凝土路面损坏的问题,详细分析了酸雨损害的原因,并主要从集料和沥青相互作用的角度给出了恰当的防治对策,保证了沥青路面在酸雨地区的正常使用,从而有效保护沥青路面.     

Neural network prediction of concrete degradation by sulphuric acid attack

Microbiologically induced corrosion is a leading cause of the deterioration of wastewater collection, transmission and treatment infrastructure around the world. This paper examines the feasibility of using artificial neural networks (ANNs) to predict the compressive strength of concrete and its degradation under exposure to sulphuric acid of various concentrations. A database incorporating 78 concrete mixtures performed by the authors was developed to train and test the ANN models. Data were arranged in a patterned format in such a manner that each pattern contains input variables (concrete mixture parameters) and the corresponding output vector (weight loss of concrete by H₂SO₄ attack and compressive strength at different ages). Results show that the ANN model I successfully predicted the weight loss of concrete specimens subjected to sulphuric acid attack, not only for mixtures used in the training process, but also for new mixtures unfamiliar to the ANN model designed within the practical range of the input parameters used in the training process. Root-mean-squared error (RMSE) and average absolute error (AAE) for ANN predictions of weight loss due to sulphuric acid attack were 0.013 and 8.45%, respectively. The ANN model II accurately predicted the compressive strength of the various concrete mixtures at different ages with RMSE and AAE of 2.35 MPa and 4.49%, respectively. A parametric study shows that both models I and II can successfully capture the sensitivity of output variables to changes in input parameters.     

严重酸雨环境下建筑物的耐久性调查

针对西南地区严重酸雨污染的情况,以重庆为调查对象,对重庆地区影响建筑物耐久性的因素进行了大量的资料收集和实地调查,结果发现酸雨已尼对重庆地区建筑物的耐久性造成了不同程度的影响,从建造于不同年代的建筑物实地调查的结果进一步证实了这一结论。